DE1752396B2 - Verfahren zur Herstellung eines gezogenen Hohlkörpers aus Aluminium legierungsblech - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines gezogenen Hohlkörpers aus Aluminium legierungsblechInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gezogenen Hohlkörpers aus Aluminiumlegierungsblech,
bei dem dieses vor dem Ziehen mit einer Mischung aus einem harzartigen Überzugsmaterial
vorzugsweise aus Vinylorganosol oder Epoxydharz und einem Schmiermittel überzogen und dann das beschichtete
Aluminiumlegierungsblech zu einem hohlen Gegenstand tiefgezogen wird.
Schmiermittel als Zusätze für Überzugsmaterialien bei der Herstellung von insbesondere Aluminium-Blechhohlkörpern
durch Tiefziehen sind bekannt. So ist vorgeschlagen worden, Polyäthylen (nach der Zeitschrift
»Sheet Metal Industries«, Januar 1965, Seiten 7-14), und Vinyl (US-PS 22 93 420, GB-PS 6 23 073),
ferner Schmiermittel auf tierischer oder Mineralöl-Basis (»Schmiermittel in der Stanzereitechnik«, Juni 1949) zu
verwenden.
Ferner sind Überzugsmassen für das Ziehen von Metallkörpern bekanntgeworden, die aus harzartigem
Material bzw. Metallziehschmiermitteln bestehen (DE-PS 2 79 534 und 8 65 041; US-PS 32 06 484 und
32 50 103).
Dabei betrifft die DE-PS 2 79 534 das Ziehen sehr harter Metalldrähte speziell für die Glühlampenfabrikation.
Aus der DE-PS 8 65 041 ist insbesondere die Verwendung von Graphit als Gleitmittel bei der
spanlosen Verformung von metallischen Werkstücken bekanntgeworden, wobei außerdem noch Naturharze
verwendet werden.
Nach der US-PS 32 50 103 ist als wesentlich herausgestellt, eine glänzende Oberfläche zu schaffen.
Diese Druckschrift betrifft das Ziehen von Draht oder Stäben. Obgleich Polyäthylen erwähnt ist, wird es
zusammen mit einem Wachs-Schmiermittel eingesetzt.
Beim Tiefziehen von Metallhohlkörpern tritt Zipfelbildung auf. Diese Schwierigkeit wird in dem vorgenannten
Stand der Technik nicht angesprochen und erst recht nicht behoben. Die Vermeidung der Zipfelbildung
ist allgemein angestrebt, da sie Materialersparnis bringt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die
Neigung von Aluminiumlegierungsblech mit einem harzartigen Überzug zur Zipfelbildung während des
Tiefziehprozesses vermindert werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß man als Schmiermittel Polyäthylen, Lanolin oder
Petrolatum in einem Mengenanteil von 2 bis 6 Gew.-°/o des Überzugs verwendet, vorzugsweise in einem Anteil
von 3 bis 5 Gew.-%.
ίο
Durch die Erfindung wird erreicht, daß tiefgezogene Hohlkörper, wie Behälter und ähnliches, praktisch keine
Zipfelbildung zeigen.
Ferner ist es unnötig, der bisherigen Übung zu folgen, nach der sich während des Ziehens eine äußere
Schmiermittelschicht auf dem Blech befindet Solches Schmieren wurde vorgenommen, weil ohne diese
Maßnahme die starke Reibung, die bei einem Ziehvorgang auftritt, den mittleren Teil des überzogenen
Werkstückes eher mittels der Stanzvorrichtung zerreißen würde, statt einen gezogenen Gegenstand daraus zu
formen.
Tatsächlich wurde gefunden, daß die bisher beim Tiefziehen von Metallen verwendete äußere Schmiermittelschicht
an der Bildung von Zipfeln an der feien Kante oder an dem offenen Ende von gezogenen
Hohlkörpern, wie z. B. Behältern, beteiligt ist und daß durch Weglassen der äußeren Schmierschicht zwischen
dem Metallblech und dem formgebenden Werkzeug, sofern man eine geringe Menge Schmiermittel in das
Überzugsmaterial gibt, die Ausbildung von Zipfeln während des Ziehprozesses wesentlich herabgesetzt
wird. Eine geringe Menge des Schmiermittels kann sich an der äußeren Oberfläche des Überzugs befinden,
selbst wenn das Schmiermittel in dem Überzugsmaterial enthalten ist. Diese geringe Schmiermittelmenge reicht
aus, um ein befriedigendes Tiefziehen der Werkstücke ohne Abriß zu ermöglichen.
Im allgemeinen soll das dem harzartigen Überzugsmaterial zugesetzte Schmiermittel nicht durch Erhitzen,
Verbacken oder andere Verfahren, die zur Erzeugung eines Harzfilms auf dem Metallblech angewendet
werden, nachteilig beeinflußt werden, und bei der Anwendung der gezogenen Gegenstände nicht gefähr-Hch
oder sonstwie unangenehm sein. Lanolin, Polyäthylen und Petrolatum sind Beispiele für Schmiermittel, die
zu befriedigenden Ergebnissen führen.
Der Mengenanteil des Schmiermittels, das dem harzartigen Überzugsmaterial des Metallbleches zugesetzt
wird, sollte 2 bis 6 Gew.-% des Überzugsmaterials betragen. Für ausgezeichnete Ergebnisse liegt der
bevorzugte Mengenanteil bei 3 bis 5 Gew.-% des Überzugsmaterials. Bei Verwendung von mehr als 6
Gew.-% Schmiermittel im Überzugsmaterial wird das gewünschte Ergebnis, nämlich die Herabsetzung der
Zipfelbildung auf ein Mindestmaß, zwar auch erreicht; es wird jedoch bei Verwendung von mehr als 6% keine
beachtliche weitere Verbesserung erzielt. Die Menge des Schmiermittels, das zum Erreichen der besten
Ergebnisse hinzugefügt werden muß, ist etwas von der Schmierwirkung des speziellen verwendeten Schmiermittels
abhängig, ebenso von der Verträglichkeit des Schmiermittels mit dem harzartigen Überzugsmaterial.
Die Menge des Schmiermittels sollte auch nicht so groß sein, daß sie den gezogenen Gegenstand in seinem
Verwendungszweck nachteilig beeinflußt, indem es dem in dem Gegenstand verpackten Material beispielsweise
einen unangenehmen Geschmack, Geruch oder Aussehen verleiht.
Die richtige Menge Schmiermittel kann mit dem Überzugsmaterial vor dem Überziehen des Bleches
innig homogen vermischt werden. In dem Mischungsverfahren wird das Schmiermittel in dem ganzen
Überzugsmaterial dispergiert, ehe das entstehende Gemisch auf das Blech aufgetragen wird. Im allgemeinen
ist es um so besser, je gründlicher das Schmiermittel im Überzugsmaterial dispergiert ist. Bei Verwendung
von Polyäthylen als inneres Schmiermittel wurde z.B.
gefunden, daß sehr befriedigende Ergebnisse erzielt werden können, wenn das harzartige Material dem
Schmiermittel unter Rühren langsam zugesetzt wird. Wenn eine ausreichende Menge Schmiermittel mit dem
harzartigen Oberzugsmaterial vermischt ist, so daß das endgültige Überzugsmaterial den gewünschten Prozentsatz
Schmiermittel enthält, ist es erforderlich, das Gemisch etwa 30 Minuten lang stark zu rühren, z. B. mit
einer Hochleistungsdispersionsmühle. Dadurch wird sichergestellt, daß fein verteilte Teilchen des Schmiermittels
im gesamten Überzugsmaterial gleichmäßig dispergiert sind.
Das erhaltene Gemisch aus innerem Schmiermittel und Überzugsmaterial kann nach einem der üblichen
Verfahren auf das ebene Metallblech aufgetragen η werden, z. B. durch Aufsprühen, Eintauchen oder
Aufwalzen.
Unter der Bezeichnung »ebenes Metallblech«, wie sie hier verwendet wurde, sind sowohl einzelne Bleche als
auch aufgerollte Metallstreifen, aus denen Werkstücke geschnitten werden können, zu verstehen. Mit Ausnahme
geringer Unterschiede in der mechanischen Handhabung ist die Verfahrensweise für einzelne
Bleche oder aufgewickelte Streifen die gleiche. Es ist jedoch im allgemeinen billiger und auch gebräuchlicher,
aufgewickelte Streifen zu benutzen. Das Aufbringen des Gemisches aus innerem Schmiermittel und Überzugsmaterial auf beiden Seiten des ebenen Metallbleches
wurde als vorteilhaft angesehen, um dabei gezogene Hohlkörper mit einem Mindestmaß an Zipfelbildung zu jo
erhalten.
Die Rohlinge, die aus überzogenem ebenen Metallblech geschnitten wurden, wurden in einer üblichen
Tiefziehvorrichtung zu Hohlkörpern tiefgezogen, aber ohne ein zusätzliches äußeres Schmiermittel auf den r>
Werkstücken. Die tiefgezogenen Produkte können zwar gegebenenfalls ausgebessert werden; bei Anwendung
dieser Erfindung kann in vielen Fällen das Ausbessern jedoch vollständig wegfallen.
Die Vorteile, die durch diese Erfindung erreicht werden, zeigt das folgende Beispiel. In dem Beispiel
wurde der Prozentsatz der Zipfelbildung durch die »Zipfelhöhe« nach der folgenden Formel berechnet:
Zipfclhöhc = -i^--2- ■ 100[%] 4'
h\ ist die gemessene gerade Verbindung vom geschlossenen Boden des gezogenen Gegenstandes bis zur
Spitze der längsten Zipfel am offenen Ende; w
Λ2 ist die gemessene gerade Verbindung vom geschlossenen
Boden des gezogenen Gegenstandes bis zur tiefsten Einbuchtung zwischen den Zipfeln.
13 Bleche von 0,25 mm Dicke (Normalmaß) aus Aluminium-Legierung von besonderer Härte (Zusammensetzung
[in Gew.-%]: Si + Pe 0,45, Cu 0,10; Mn 0,10;
Mg 2,2 bis 2,8; Cr 0,15 bis 0,35; Zn 0,10; andere 0,05; Rest wi
Al) wurden, wie im folgenden beschrieben, mit harzartigen Materialien überzogen und wurden in zwei
Arten tiefgezogen, um Hohlkörper von 208 Durchmesser und 207 Höhe zu bilden, wobei jeder eine
zylindrische Seitenwand und eine Deckfläche hatte. Alle br>
Bleche sind vor dem Aufbringen der Überzüge chemisch gereinigt, und die Überzüge sind nach einem
Walzverfahren auf die Bleche aufgetragen worden.
Wenn in diesem Zusammenhang vom Überziehen der Innenseite des Bleches die Rede ist, ist diejenige Seite
des Bleches gemeint, die nach dem Ziehen die Innenseite des Hohlkörpers darstellt; ebenso ist bei der
Außenseite des Bleches diejenige gemeint, die nach dem Ziehen die Außenseite des Hohlkörpers darstellt.
Blech Nr. 1 wurde an der Außenseite mit einem klaren Epoxyd-Amin-Harz überzogen. Die Innenseite
wurde mit einem Copolymerisat aus Epoxyd-Phenol-Aldehyd
und einem Vinylchlorid in Form einer Harzdispersion überzogen. Es wurden weder dem Überzugsmittel
der Innen- noch der Außenseite Schmiermittel beigemengt.
Blech Nr. 2 wurde auf der Innen- und der Außenseite genau wie Blech Nr. 1 überzogen.
Blech Nr. 3 wurde auf der Außenseite mit einem Gemisch aus klarem Epoxyd-Amin-Harz und 2%
L anolin überzogen. Die Innenseite wurde mit Vinyl-Dispersions-Harz
überzogen. Dem Überzugsmaterial der Innenseite wurde kein inneres Schmiermittel beigegeben.
Blech Nr. 4 wurde auf der Außenseite mit einem Gemisch aus Epoxyd-Amin-Harz und 2% Lanolin
überzogen. Die Innenseite von Blech Nr. 4 wurde mit dem obenerwähnten Vinyl-Dispersionsharz ohne jeden
Zusatz eines inneren Schmiermittels überzogen.
Blech Nr. 5 wurde auf der Außenseite mit einem Gemisch aus Epoxyd-Amin-Harz und 2% Lanolin
überzogen. Die Innenseite von Blech Nr. 5 wurde mit einem Gemisch aus Vinyl-Dispersions-Harz und 2%
Polyäthylen als Schmiermittel überzogen.
Blech Nr. 6 wurde auf der Außenseite mit einem Gemisch aus Epoxyd-Amin-Harz und 2% Lanolin
überzogen. Die Innenseite von Blech Nr. 6 wurde mit einem Gemisch aus Vinyl-Dispersions-Harz und 5%
Polyäthylen als Schmiermittel überzogen.
Blech Nr. 7 wurde auf der Außenseite mit Epoxyd-Amin-Harz überzogen. Blech Nr. 7 wurde auf der
Innenseite mit einer Acrylharz-Überziigsmasse überzogen.
Blech Nr. 8 wurde auf der Innen- und Außenseite wie Blech Nr. 7 überzogen.
Blech Nr. 9 wurde auf der Außenseite mit einem Gemisch aus Epoxyd-Amin-Harz und 3% Polyäthylen
als Schmiermittel überzogen. Blech Nr. 9 wurde auf der Innenseite mit einem Gemisch aus Acrylharz-Überzugsmasse
und 3% Polyäthylen als Schmiermittel überzogen.
Blech Nr. 10 wurde auf der Außenseite mit einem Gemisch aus Epoxyd-Amin-Harz und 2% Lanolin als
Schmiermittel überzogen. Die Innenseite wurde mit einem Gemisch aus Vinyl-Dispersionsharz und 2%
Polyäthylen überzogen.
Blech Nr. 11 wurde auf der Außenseite mit einem
Gemisch aus Epoxyd-Amin-Harz und 3% Polyäthylen überzogen. Die Innenseite wurde mit einem Gemisch
aus Vinyl-Dispersions-Harz und 3% Polyäthylen als Schmiermittel überzogen.
Blech Nr. 12 wurde auf der Außenseite mit einem Gemisch aus Epoxyd-Amin-Harz und 2% Lanolin
überzogen. Die Innenseite wurde mit einem Gemisch aus Vinyl-Dispersions-Harz und 3% Polyäthylen als
Schmiermittel überzogen.
Blech Nr. 13 wurde auf der Außenseite mit einem Gemisch aus Epoxyd-Amin-Harz und 3% Polyäthylen
als Schmiermittel überzogen. Die Innenseite wurde mit einem Gemisch aus Vinylharz und 4'Λ% Petrolatum
überzogen.
Die Lösungsmittel der Überzüge wurden alle von den Probeblechen mit Hilfe eines Ofens mittlerer Luftgeschwindigkeit
entfernt, so daß ein trockener Überzugsfilm entstand. Die Temperaturen des Ofens waren so
gewählt, daß ein normales Härten des Überzugsmaterials erreicht wurde.
Die Menge der trockenen Überzüge auf allen oben angegebenen Blechen betrug annähernd 0,47 mg/cm2
auf der Außenseite und 1,2 bis 1,6 mg/cm2 auf der Innenseite. ι ο
In allen Fällen, bei denen Polyäthylen als Schmiermittel
dein Überzugsmaterial zugesetzt wurde, wurde das Polyäthylen gründlich durchmischt, indem das Überzugsmaterial
dem Schmiermittel unter Rühren langsam zugefügt wurde. Das Gemisch wurde unter Verwendung
einer Hochleistungs-Eppenbach-Dispersionsmühle 30 Minuten lang innig vermischt.
Aus allen 13 überzogenen Blechen wurden Ronden von 13,38 cm Durchmesser geschnitten. Jede Ronde
wurde in eine übliche Werk- und Ziehpresse eingespannt, die zunächst einen flachen Behälter von
303 χ 115 formte, der dann aber in einer anderen Presse zu einer endgültigen Größe von 208 χ 207
umgeformt wurde. Bei dem ersten Zieharbeitsgang betrug der Zwischenraum zwischen dem feststehenden
Unterstempel und dem Oberstempel an jeder Seite ungefähr eine Blechstärke plus 25%. In der Umformpresse
hatte der Zwischenraum zwischen dem feststehenden Unterstempel und dem Oberstempel an jeder
Seite auf die Blechstärkc plus 35% zugenommen. Äußere Schmiermittel, wie sie bisher zum Ziehen von
Metallblech verwendet wurden, wurden in einer Menge von 4,3 bis 8,6 μg/cm2 auf beide Seiten der Werkstücke
aus den Blechen Nr. 2, 3, 8 und 10 gegeben. Auf die Werkstücke, die aus den übrigen Blechen geschnitten
wurden, wurde kein äußeres Schmiermittel aufgetragen; auch die Oberflächen der formenden Matrize trugen
weder vor noch während des Ziehens ein solches Schmiermittel.
Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:
| Blech- | Inneres Schmieren beim | Inneres Schmieren beim | Zusätzliches | Zipfel |
| Probe | Überzug auf der Außen | Überzug auf der Innen | äußeres Schmie | höhe |
| Nr. | seite (a) | seite (a) | ren | [%] |
| 1 | 0 | 0 | nein | *) |
| 2 | 0 | 0 | ja | 5,8 |
| 3 | 2% | 0 | ja | 6 |
| 4 | 2% | 0 | nein | *) |
| 5 | 2% | 2% | nein | 2,5 |
| 6 | 2% | 5% | nein | 2,7 |
| 7 | 0 | 0 | nein | *) |
| 8 | 0 | 0 | ja | 5,7 |
| 9 | 3% | 3% | nein | 3,0 |
| 10 | 2% | 2% | ja | 7,3 |
| 11 | 3% | 3% | nein | 2,4 |
| 12 | 2% | 3% | nein | 2,4 |
| 13 | 3% | 4'/2% | nein | 4,1 |
(a) Gew.-% des trockenen Films.
*) Abriß des Werkstückes, war nicht zu ziehen.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung eines gezogenen Hohlkörpers aus Alurniniumlegierungsblech, bei dem dieses vor dem Ziehen mit einer Mischung aus einem harzartigen Überzugsmaterial, vorzugsweise aus Vinylorganosol oder Epoxydharz, und einem Schmiermittel überzogen und dann das beschichtete Aluminiumlegierungsblech zu einem hohlen Gegenstand tiefgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man als Schmiermittel Polyäthylen, Lanolin oder Petrolatum in einem Mengenanteil von 2 bis 6 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 5 Gew.-%, des Überzugmaterials verwendet
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